KR101331133B1

KR101331133B1 - 풍력발전기용 블레이드

Info

Publication number: KR101331133B1
Application number: KR1020120017484A
Authority: KR
Inventors: 임재규; 이강일
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-11-19
Also published as: KR20130096011A

Abstract

본 발명은 풍력발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 특히 바람에 의해 회전하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기용 블레이드에 관한 것이다.
본 발명의 풍력발전기용 블레이드는, 바람에 의해 회전하는 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 상기 블레이드의 배면에는 다수개의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기용 블레이드 { Blade for aerogenerator }

본 발명은 풍력발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 특히 바람에 의해 회전하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기용 블레이드에 관한 것이다.

근래에는 석탄 또는 석유와 같은 화석 연료를 사용하지 아니하고, 태양열, 조석 간만의 차이 또는 바람을 이용한 자연 친화적인 신재생 에너지를 이용한 발전 장치 및 발전 방법이 각광을 받고 있다.

상기 신재생 에너지를 이용한 발전 장치중, 풍력 발전 장치는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환시켜, 전기를 생산하는 발전 장치로서, 일반적인 풍력 발전 장치의 일례가 도 1 내지 도 2에 도시되어 있다(공개특허공보 제10-2011-0136296호).

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 풍력 발전 장치(200)에는 복수의 블레이드(5)와, 복수의 블레이드(5)가 연결되는 허브(60)와, 허브(60)가 회전 가능하게 연결되는 발전기 본체(210)와, 발전기 본체(210)를 바닥면에 대하여 지지하는 지주부(220)가 구비된다.

복수의 블레이드(5)는 허브(60)를 중심으로 배치되어, 블레이드 몸체(50)에 풍력이 작용하게 되면, 일방향으로 회전됨으로써, 발전기 본체(210)에서 전기가 생산될 수 있도록 한다.

블레이드 몸체(50)에는, 작용되는 풍력에 의하여 블레이드 몸체(50)를 회전시킬 수 있는 양력이 발생될 수 있도록, 가압면(Pressure surface,53) 및 부압면(Suction surface,54)이 형성된다.

이때, 블레이드(5)가 상기 양력에 의하여 회전되면, 블레이드 몸체(50)를 따라서 흐르는 기류와 블레이드 몸체(50)의 표면 사이의 마찰에 의하여, 블레이드 몸체(50)의 표면 부근에서의 상기 기류의 속도는 0으로 수렴하게 된다.

또한, 블레이드 몸체(50)의 일측 단부에 형성되어 허브(60)에 연결되는 루트부(51)는, 일반적으로 상기 기류에 대하여 기울어지는 각도, 즉 받음각이 상대적으로 블레이드 몸체(51)의 타측 단부에 형성되는 팁부(52)에 비하여 매우 크게 형성된다.

따라서, 루트부(51)에 인접되는 블레이드 몸체(50)의 일부 영역을 따라 흐르는 상기 기류의 속도는 상대적으로 팁부(52)에 인접되는 영역을 따라 흐르는 상기 기류의 속도에 비하여 매우 작다.

따라서, 블레이드(5)가 회전되는 과정에서, 루트부(51)에 인접되는 블레이드 몸체(50)의 일부 영역에서는 기류의 속도가 0인 유동 박리층(S)이 일정 크기로 형성되며, 유동 박리층(S)에 의하여 블레이드(5) 주위의 난류 천이 및 와류 진동이 발생하게 된다.

상기 유동 박리층(S)에 형성된 와류 등은 상기 블레이드(5)가 일정속도 이상으로 회전하게 되면, 심하게 되어, 블레이드(5)의 회전력을 저하시켜 풍력발전장치의 발전효율을 저하시키는 요소로 작용하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 블레이드의 회전시 블레이드의 배면에서 발생하는 와류의 크기를 작게 하여, 블레이드 배면의 압력 저하 현상으로 완화시켜 발전효율 및 블레이드의 내구성 등을 향상시킬 수 있는 풍력발전기용 블레이드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력발전기용 블레이드는, 바람에 의해 회전하는 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 상기 블레이드의 배면에는 다수개의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 홈은 상기 블레이드의 폭 방향으로 길게 형성된다.

상기 홈의 길이는 상기 홈의 깊이보다 크게 형성된다.

상기 홈이 형성된 상기 블레이드의 배면은 상기 블레이드의 전면(前面)보다 바람에 의한 압력이 낮다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 풍력발전기용 블레이드에 따르면, 블레이드의 배면에 홈을 형성함으로써, 블레이드의 회전시 블레이드의 배면에서 발생하는 와류의 크기를 작게 하여, 블레이드 배면의 압력 저하 현상으로 완화시켜 발전효율 및 블레이드의 내구성 등을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 풍력발전기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 배면도,
도 5는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 6은 종래 블레이드와 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 바람에 따른 와류형성을 도시한 비교도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 배면도이며, 도 5는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 6은 종래 블레이드와 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 바람에 따른 와류형성을 도시한 비교도이다.

본 발명의 블레이드는 풍력발전기에 장착되어 바람에 의해 회전함으로써, 전기에너지를 발생토록 하는 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 블레이드(110)는 전체적인 형상이 일반적인 풍력발전기용 블레이드 형상과 거의 동일하다.

다만, 본 발명의 블레이드(110)는 배면(112) 즉 바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 면에 다수개의 홈(120)이 형성되어 있다.

이때, 상기 홈(120)이 형성된 상기 블레이드의 배면(112)은, 불어오는 바람에 직접적으로 부딪히는 상기 블레이드의 전면(前面, 111)보다 바람에 의한 압력이 낮다.

즉, 상기 블레이드(110)를 회전시킬 수 있는 양력이 발생하도록 하기 위해, 상기 블레이드(110)의 단면 형상은 에어포일 형상으로 형성되고, 상기 홈(120)은 바람에 의해 상대적으로 압력이 낮은 상기 블레이드의 배면(112)에 형성된다.

위와 같이 상기 블레이드의 배면(112)에 다수개의 홈(120)을 형성함으로써, 상기 블레이드의 배면(112)에 형성되는 와류의 크기를 작게 할 수 있다.

이는 골프공의 표면에 딤플을 형성하여 골프공의 후면부에 작용하는 와류의 크기를 줄이는 원리로부터 이해될 수 있다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이 종래의 블레이드(110) 즉 블레이드의 배면(112)에 홈(120)이 형성되어 있지 않은 경우에는 큰 와류가 발생하게 되어, 블레이드(110)의 회전력이 저하되어 결국 발전효율이 저하되는 단점이 있으며, 또한 풍속이 강할 경우 와류가 극심하게 되어 블레이드(110)가 배면에서 작용하는 큰 응력으로 인해 파손될 위험이 있다.

그러나, 도 6(b)에 도시된 본 발명은 블레이드의 배면(112)에 상기 홈(120)이 형성되어 있어 상기 블레이드의 배면(112)에 형성되는 와류의 크기를 작게 할 수 있는바, 상기 블레이드(110)의 회전시 와류에 의해 상기 블레이드의 배면(112)에 발생하는 압력저하현상을 완화시킬 수 있다.

따라서, 상기 블레이드(110)가 와류에 의한 회전력이 저하되는 것을 최소화하여 기존 블레이드(110)를 사용하는 경우보다 발전효율을 증대시킬 수 있고, 또한 와류의 크기가 작기 때문에 풍속이 강해도 블레이드(110)가 배면에서 작용하는 응력에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.

이러한 본 발명의 블레이드(110)에 형성된 홈(120)은 일반적인 원형형상으로 형성될 수도 있으나, 상기 블레이드(110)의 폭 방향으로 길게 형성되도록 함이 바람직하다.

즉, 상기 홈(120)은 상기 블레이드(110)의 길이방향에 수직방향인 폭방향을 따라 길게 형성된다.

이때, 상기 홈(120)의 길이는 상기 홈(120)의 깊이보다 크게 형성되도록 한다.

이러한 상기 홈(120)의 형상에 의해 상기 블레이드의 배면(112)에 형성된 와류의 크기를 작게 하면서 동시에 와류의 세기를 작게 할 수 있어, 상기 블레이드(110)의 회전력을 더욱 증대시킬 수 있다.

본 발명인 풍력발전기용 블레이드는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

110 : 블레이드, 111 : 블레이드의 전면, 112 : 블레이드의 배면, 120 : 홈,

Claims

삭제
바람에 의해 회전하는 풍력발전기용 블레이드에 있어서,
바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 상기 블레이드의 배면에는 다수개의 홈이 형성되되,
상기 홈은 상기 블레이드의 폭 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.
청구항2에 있어서,
상기 홈의 길이는 상기 홈의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.
청구항2에 또는 청구항3에 있어서,
상기 홈이 형성된 상기 블레이드의 배면은 상기 블레이드의 전면(前面)보다 바람에 의한 압력이 낮은 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.